Влияние пластической деформации на свойства металлов

Процесс пластической деформации металлов сопровождается ростом числа дефектов кристаллической решетки, искривлениями плоскостей скольжения, появлением обломков кристаллитов в плоскостях скольжения, структурными превращениями по плоскостям скольжения. Все это препятствует перемещению дислокаций, способствует их накапливанию и взаимодействию друг с другом. Эта одна из причин упрочнения (наклепа) и снижения пластичности металла.

При наклепе растут значения прочностных характеристик металлов и уменьшаются показатели пластичности.

При больших степенях деформации зерна металла вытягиваются в направлении действия приложенных сил. При этом образуется волокнистая или слоистая структура (рис.16, г). Еще большая степень деформации приводит к возникновению текстуры деформации, которая характеризуется определенной ориентацией зерен по отношению к прилагаемым нагрузками Волокнистая структура., и текстура деформации приводят к анизотропии.

Металл, подвергнутый пластическому деформированию, характеризуется термодинамическим неустойчивым состоянием. Нагрев может вернуть ему исходные (до де­формирования) свойства. Если температура нагрева меньше 0,2...0,3 температуры плавления, то протекает процесс возврат. При этом улучшаются структурное состояние и пластичность металла, а также уменьшает­ся плотность дислокаций.

Возврат имеет две стадии. При более низких темпе­ратурах наблюдается отдых, когда уменьшается число точечных дефектов и перераспределяются дислокации в металле. Второй стадией при несколько больших тем­пературах является полигонизация, приводящая к дроблению кристаллитов на субзерна (полигоны). Процесс полигонизации характеризуется упорядочением располо­жения дислокаций в плоскостях скольжения. Возврат почти не изменяет механические свойства металла.

По правилу А. Л. Бочвара при температуре нагрева около 0,4 температуры плавления в металле происходит процесс рекристаллизации, при котором почти полностью снимается наклеп или нагартовка. Так назы­вается упрочнение металла под действием пластической деформации. Вследствие тепловой активности атомов образуются новые равноосные зерна. Зародыши зерен возникают в участках с повышенной плотностью дисло­каций, постепенно они увеличиваются в размере за счет перехода к ним атомов от деформированных участков металла. Новые, зерна обладают меньшей плотностью дислокаций, имеют неискаженную кристаллическую ре­шетку. Поэтому после рекристаллизации свойства ме­талла возвращаются к исходным. При рекристаллизации существенно снижаются прочностные характеристики, пластичность возрастает, снимаются внутренние напря­жения. Сравнивая температуры деформации и рекристалли­зации, можно говорить о горячей или холодной дефор­маций.

Если температура деформации ниже температуры ре­кристаллизации, то деформация считается холодной. Процесс холодной деформации сопровождается накле­пом металла, так как малые температуры не обеспечи­вают разупрочнения металлов. Механические свойства металлов при холодной деформации изменяются значи­тельно: возрастает прочность и уменьшается пластич­ность.

Если температура деформации выше температуры рекристаллизации, то деформацию называют горячей. Получаемое в процессе горячей деформации упрочнение тут же полностью или частично снимается за счет рекри­сталлизации, что снижает сопротивление деформации и повышает пластичность металлов.